現(xiàn)代制造技術(shù)第三章-現(xiàn)代加工制造技術(shù)課件

1、本章目錄第一節(jié)概述第二節(jié)超高速加工技術(shù)第三節(jié)超精密加工技術(shù)第四節(jié)微細(xì)加工技術(shù)第五節(jié)快速成形技術(shù)第六節(jié)數(shù)控技術(shù)第七節(jié)柔性制造系統(tǒng) 第八節(jié)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)第九節(jié)綠色制造第十節(jié)智能制造第十一節(jié)特種加工第十二節(jié)再制造工程第一節(jié)概述一、現(xiàn)代加工技術(shù)1.現(xiàn)代加工技術(shù)的種類在機(jī)械制造領(lǐng)域，現(xiàn)代加工技術(shù)的內(nèi)容主要涉及先進(jìn)的切削加工技術(shù)、成形加工技術(shù)、變形加工技術(shù)、聯(lián)接加工技術(shù)、材料性能調(diào)整技術(shù)、特種加工技術(shù)等。第一節(jié)概述現(xiàn)代制造技術(shù)的種類 第一節(jié)概述2.現(xiàn)代加工技術(shù)的特點(diǎn)加工精度高加工效率高可加工的材料范圍廣加工設(shè)備先進(jìn)切削加工的低能耗及干式切削第一節(jié)概述3.現(xiàn)代加工技術(shù)發(fā)展趨勢優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、柔性、潔凈

2、既是機(jī)械制造業(yè)的追求目標(biāo)，也是現(xiàn)代加工技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)。進(jìn)入21世紀(jì)，先進(jìn)的超精密加工技術(shù)、特種加工技術(shù)、超高速加工技術(shù)、微型機(jī)械加工技術(shù)、新一代制造裝備技術(shù)及虛擬制造技術(shù)等，將成為現(xiàn)代加工技術(shù)的主要發(fā)展方向和重要領(lǐng)域。第一節(jié)概述二、制造自動(dòng)化技術(shù)1.制造自動(dòng)化制造自動(dòng)化的概念經(jīng)歷了一個(gè)動(dòng)態(tài)的發(fā)展過程。過去，人們對(duì)自動(dòng)化的理解只是以機(jī)械的動(dòng)作代替人力操作，自動(dòng)地完成特定的工作。后來，隨著電子和信息技術(shù)的發(fā)展，特別是隨著計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，自動(dòng)化的概念擴(kuò)展為：用機(jī)器（包括計(jì)算機(jī)）不僅代替人的體力勞動(dòng)，而且還代替或輔助人的腦力勞動(dòng)，以自動(dòng)地完成特定的工作。第一節(jié)概述2.制造自動(dòng)化的內(nèi)容形式方面功

3、能方面范圍方面第一節(jié)概述3.制造自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展歷程剛性自動(dòng)化技術(shù)階段數(shù)控加工技術(shù)階段柔性制造技術(shù)階段計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)階段先進(jìn)制造技術(shù)階段第一節(jié)概述4.制造自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢制造敏捷化制造網(wǎng)絡(luò)化制造虛擬化制造智能化制造全球化制造綠色化第一節(jié)概述三、先進(jìn)制造技術(shù)1.先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵美國、日本及歐洲國家對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)進(jìn)行了大量研究，提出了許多制造技術(shù)新概念、新思想和新模式，先后誕生了計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、并行工程、精益生產(chǎn)、敏捷制造、虛擬制造、綠色制造等先進(jìn)的制造技術(shù)。通常將這些制造技術(shù)和制造模式稱為現(xiàn)先進(jìn)制造技術(shù)。第一節(jié)概述2.先進(jìn)制造技術(shù)提出的背景先進(jìn)制造技術(shù)是美國為了應(yīng)對(duì)來自世界各國，特

4、別是亞洲國家制造業(yè)的挑戰(zhàn)，同時(shí)也為了增強(qiáng)本國制造業(yè)的競爭力，奪回本國制造業(yè)的優(yōu)勢，促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，于20世紀(jì)80年代末期提出來的。第一節(jié)概述3.先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)先進(jìn)制造技術(shù)不是一成不變的，而是一個(gè)動(dòng)態(tài)技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)是面向新世紀(jì)的技術(shù)系統(tǒng)先進(jìn)制造技術(shù)并不摒棄傳統(tǒng)制造技術(shù)第一節(jié)概述先進(jìn)制造技術(shù)并不限于制造過程本身先進(jìn)制造技術(shù)吸收了最新的技術(shù)成果先進(jìn)制造技術(shù)注重人的主體作用和可持續(xù)發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)的集成性先進(jìn)制造技術(shù)的跨學(xué)科性返回目錄 第二節(jié)超高速加工技術(shù)用提高切削速度的辦法來提高生產(chǎn)率，是機(jī)械加工行業(yè)一直努力的方向，同時(shí)也是超高速加工技術(shù)得以誕生并不斷發(fā)展的原因。當(dāng)前，機(jī)械制造業(yè)為實(shí)現(xiàn)高生

5、產(chǎn)率，追求最大利潤，已將現(xiàn)代加工制造技術(shù)應(yīng)用得越來越廣泛和深入。超高速加工技術(shù)作為現(xiàn)代加工制造技術(shù)的重要組成部分，也已被積極地推廣使用。 切削溫度 切削速度 Vc(m/min)VcbA區(qū)B區(qū)C區(qū)A區(qū) 切削溫度隨切削速度的提高而提高。B區(qū) 由于切削溫度過高而不適宜進(jìn)行切削。C區(qū) 切削溫度隨切削速度的提高反而降低，同時(shí)切削力也大幅度降低。第二節(jié)超高速加工技術(shù)一、高速加工理論第二節(jié)超高速加工技術(shù)二、超高速加工技術(shù)的概念超高速加工技術(shù)是指采用超硬材料刀具、磨具和能可靠地實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)的高精度、高自動(dòng)化、高柔性的制造設(shè)備，以極大地提高切削速度來提高材料的切除率、加工精度和加工質(zhì)量的現(xiàn)代加工技術(shù)。第二節(jié)超高

6、速加工技術(shù)三、高速加工、超高速加工的發(fā)展歷程1.高速加工理論研究和探索階段（19311971年） 2.高速加工應(yīng)用基礎(chǔ)研究探索階段（19721978年）3.高速加工應(yīng)用研究階段（19791989年）4.高速切削加工技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用階段（1990年至今）第二節(jié)超高速加工技術(shù)四、超高速加工的特點(diǎn)1.切削力小，變形小2.切削效率高，加工能耗低，節(jié)省制造資源3.加工工件的熱變形減小 4.加工精度高，表面粗糙度低5.可完成高硬度材料的加工6.加工成本低第二節(jié)超高速加工技術(shù)五、超高速加工的關(guān)鍵技術(shù)1.刀具材料2.切削機(jī)床3.超高速切削、磨削機(jī)理的研究電主軸單元陶瓷軸承轉(zhuǎn)子主軸定子冷卻水道油霧通道主軸売體電主

7、軸單元USA Cincinnati CFV5 5軸高速加工中心主軸轉(zhuǎn)速20000r/min瑞士 Mikron HSM600U 5軸高速加工中心主軸轉(zhuǎn)速60000r/minMikron HSM800 5軸高速加工中心主軸轉(zhuǎn)速60000r/min日本Mazak Integrexe-1550V 5軸高速加工中心主軸轉(zhuǎn)速12000r/min日本Makino S56 高速加工中心主軸轉(zhuǎn)速20000r/min返回目錄 第三節(jié)超精密加工技術(shù) 一、超精密加工技術(shù)的概念超精密加工技術(shù)是指使工件的加工精度和表面質(zhì)量達(dá)到極高程度的精密加工工藝，指用刀具切削、磨削的加工方法，通過刀具、磨具和機(jī)床的成形運(yùn)動(dòng)，得到超精密

8、零件的方法。鏡面磨削效果 鏡面效果虹面與鏡面效果對(duì)比第三節(jié)超精密加工技術(shù)二、超精密加工技術(shù)的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀不斷地提高加工精度和加工表面質(zhì)量，是現(xiàn)代制造業(yè)的永恒追求。超精密加工技術(shù)是20世紀(jì)出現(xiàn)的高新技術(shù)，發(fā)展十分迅猛，在該項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的帶動(dòng)下，納米電子、納米材料、納米生物、納米機(jī)械、納米制造、納米測量等新的高新技術(shù)群得以開創(chuàng)。第三節(jié)超精密加工技術(shù)超精密加工技術(shù)將開發(fā)物質(zhì)潛在的信息和結(jié)構(gòu)潛力，使單位體積物質(zhì)儲(chǔ)存、處理信息和運(yùn)動(dòng)控制的能力實(shí)現(xiàn)又一次飛躍。在信息、材料、生物、醫(yī)療等領(lǐng)域，超精密加工技術(shù)都幫助人類取得了重大突破。第三節(jié)超精密加工技術(shù)三、超精密加工技術(shù)的應(yīng)用超精密加工技術(shù)的研究領(lǐng)域主要包括

9、：超精密加工的機(jī)理研究，超精密加工的設(shè)備制造技術(shù)研究，超精密加工工具及刀具刃磨技術(shù)研究，超精密測量技術(shù)和誤差補(bǔ)償技術(shù)研究，超精密加工工作環(huán)境條件研究等。第三節(jié)超精密加工技術(shù)四、超精密加工技術(shù)的發(fā)展趨勢1.向更高精度、更高效率方向發(fā)展2.向大型化、微型化方向發(fā)展3.機(jī)床向多功能模塊化方向發(fā)展4.新材料、新工藝不斷涌現(xiàn)返回目錄 第四節(jié)微細(xì)加工技術(shù)一、微細(xì)加工技術(shù)的概念微細(xì)加工技術(shù)指用以制造微小尺寸零件的加工技術(shù)。微細(xì)加工技術(shù)起源于半導(dǎo)體制造工藝，是針對(duì)集成電路的制造要求而提出的。在微機(jī)械研究領(lǐng)域中，它是微米級(jí)微細(xì)加工、亞微米級(jí)微細(xì)加工和納米級(jí)微細(xì)加工的通稱。相互嚙合的傳動(dòng)齒輪組 公牛三維圖形 在硅

10、基板上定向生長的碳納米管用48個(gè)鐵原子排列在銅表面上形成一個(gè)圓形圍欄 納米機(jī)器人納米泵納米小車納米差分齒輪碳納米管齒輪 1990年，IBM公司的科學(xué)家展示了一項(xiàng)令世人瞠目結(jié)舌的成果，他們在金屬鎳表面用35個(gè)惰性氣體氙原子組成“IBM”三個(gè)英文字母?？茖W(xué)家在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)STM的探針不僅能得到原子圖象，而且可以將原子在一個(gè)位置吸住，再搬運(yùn)到另一個(gè)地方放下。這可真是個(gè)了不起的發(fā)現(xiàn)，因?yàn)檫@意味著人類從此可以對(duì)原子進(jìn)行操縱！ 世界上最小的廣告在Cu（111）表面上用101個(gè)Fe原子寫下最小的漢字納米唐詩納米中國顯微鏡下的齒輪機(jī)構(gòu)和螨蟲比較第四節(jié)微細(xì)加工技術(shù)二、微細(xì)加工技術(shù)的特點(diǎn)1.加工尺寸小2.要求采用新

11、的加工機(jī)理3.對(duì)制造系統(tǒng)提出了新的要求第四節(jié)微細(xì)加工技術(shù)三、微細(xì)加工技術(shù)的分類1.分離加工2.接合加工3.變形加工4.改性加工第四節(jié)微細(xì)加工技術(shù)四、微型機(jī)械加工技術(shù)微型機(jī)械加工技術(shù)（Micro Machine Machining Technology，日本慣用詞）又名微型機(jī)電系統(tǒng)（Micro Electro-Mechanical System，MEMS，美國慣用詞）或微型系統(tǒng)（Micro Systems，MST，歐洲慣用詞）是建立在微米/納米技術(shù)基礎(chǔ)上的21世紀(jì)前沿技術(shù)，是指對(duì)微米/納米材料進(jìn)行設(shè)計(jì)、加工、制造、測量和控制的技術(shù)。一般將MEMS/MST/Micro Machine技術(shù)通稱為M3

12、技術(shù)。微型機(jī)械昆蟲 第四節(jié)微細(xì)加工技術(shù)人類制造微型機(jī)械的目的，不僅僅在于縮小機(jī)械的尺寸和體積，其目標(biāo)更在于通過微型化、集成化技術(shù)，創(chuàng)造出新原理、新功能的元件和系統(tǒng)，從而開辟一個(gè)新的技術(shù)領(lǐng)域，以形成批量化生產(chǎn)的新型產(chǎn)業(yè)。第四節(jié)微細(xì)加工技術(shù)五、常用微細(xì)加工技術(shù)簡介1.超微機(jī)械加工技術(shù)2.光刻技術(shù)3.微細(xì)立體光刻技術(shù)4.高能束刻蝕技術(shù)5.準(zhǔn)分子激光直寫微細(xì)加工技術(shù)6.精密放電加工技術(shù)第四節(jié)微細(xì)加工技術(shù)7.薄膜制備技術(shù)8.犧牲層技術(shù)9.外延技術(shù)10.LIGA技術(shù)11.掃描隧道顯微加工技術(shù)12.DEM技術(shù)第四節(jié)微細(xì)加工技術(shù)六、微細(xì)加工技術(shù)的發(fā)展趨勢1.加工方法的多樣化2.加工材料從單純的硅向著各種不同類

13、型的材料發(fā)展3.提高微細(xì)加工的經(jīng)濟(jì)性4.加快微細(xì)加工的機(jī)理研究返回目錄 第五節(jié)快速成形技術(shù)一、快速成形技術(shù)概述1.快速成形的概念快速成形技術(shù)是一種用材料逐層或逐點(diǎn)堆積出制件的新型加工技術(shù)。快速成形技術(shù)不采用常規(guī)的模具或刀具來加工工件，而是利用光、電、熱等手段，通過固化、燒結(jié)、粘結(jié)、熔結(jié)、聚合作用或化學(xué)作用等方式，有選擇地固化（或粘結(jié)）液體（或固體）材料，從而實(shí)現(xiàn)材料的遷移和堆積，形成所需要的原型零件。傳統(tǒng)加工與快速成形比較a)傳統(tǒng)加工b)快速成形 三維地形模型的制作 第五節(jié)快速成形技術(shù)2.快速成形技術(shù)的歷史第五節(jié)快速成形技術(shù)2.快速成形技術(shù)的原理首先要用CAD軟件設(shè)計(jì)出所需零件的計(jì)算機(jī)三維模型

14、；然后根據(jù)工藝要求，將三維模型按一定的厚度進(jìn)行離散，從而將原來的三維模型轉(zhuǎn)變?yōu)槎S平面信息，接著對(duì)分層后的信息進(jìn)行處理，產(chǎn)生數(shù)控代碼；最后，數(shù)控系統(tǒng)以平面加工的方式，有序地連續(xù)地加工出每個(gè)薄層，并使它們自動(dòng)粘接而成形?？焖俪尚渭夹g(shù)的原理 第五節(jié)快速成形技術(shù)4.快速成形的過程前處理分層疊加成形后處理第五節(jié)快速成形技術(shù)5.三維建模第五節(jié)快速成形技術(shù)6.快速成形技術(shù)的特點(diǎn)適合于加工復(fù)雜零件自動(dòng)化程度高 加工周期短，成本低制造過程具有高柔性技術(shù)集成度高設(shè)計(jì)制造一體化使用材料類型多屬非接觸加工應(yīng)用領(lǐng)域廣泛第五節(jié)快速成形技術(shù)7.快速成形技術(shù)的應(yīng)用用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)估與校審用于產(chǎn)品工程功能試驗(yàn)用作廠商與客戶的交

15、流手段用于快速模具制造用于快速直接制造應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、建筑等行業(yè)第五節(jié)快速成形技術(shù)二、立體光刻工藝 1.立體光刻的概念立體光刻也稱光造型、光固化法，是利用計(jì)算機(jī)控制激光束對(duì)光敏樹脂進(jìn)行逐點(diǎn)掃描，而逐層形成零件的快速成形方法。第五節(jié)快速成形技術(shù)2.立體光刻的工作原理第五節(jié)快速成形技術(shù)3.立體光刻工藝的特點(diǎn)系統(tǒng)自動(dòng)化程度高零件的加工精度較高原材料利用率高，接近100%需要設(shè)計(jì)工件的支撐結(jié)構(gòu)第五節(jié)快速成形技術(shù)液態(tài)光敏樹脂固化時(shí)會(huì)伴隨一定的收縮，這可能導(dǎo)致零件的加工精度下降，甚至可能導(dǎo)致零件的變形固化后的光敏樹脂較脆，易斷裂，可加工性不好，抗腐蝕能力不強(qiáng)，而且光敏樹脂具有一定毒性在加工過程中，激光器有損耗

16、；加工所必需的液態(tài)光敏樹脂價(jià)格昂貴，而且加工設(shè)備的維護(hù)和日常使用費(fèi)用很高立體光刻的設(shè)備及產(chǎn)品第五節(jié)快速成形技術(shù)三、選擇性激光燒結(jié)工藝1.選擇性激光燒結(jié)的概念選擇性激光燒結(jié)又叫激光選區(qū)燒結(jié)，是采用CO2激光器對(duì)粉末材料進(jìn)行選擇性燒結(jié)的工藝，是一種由離散點(diǎn)一層層堆積成三維實(shí)體的工藝方法。第五節(jié)快速成形技術(shù)2.選擇性激光燒結(jié)的工作原理第五節(jié)快速成形技術(shù)3.選擇性激光燒結(jié)工藝的特點(diǎn)可加工出結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件與其他工藝相比，利用選擇性激光燒結(jié)工藝加工出的零件機(jī)械性能好，強(qiáng)度高選擇性激光燒結(jié)工藝可加工的材料范圍廣，使用該工藝不僅能制造塑料零件，還能加工出原材料為陶瓷、蠟等材料的零件，特別是可以加工出金屬零件第

17、五節(jié)快速成形技術(shù)應(yīng)用范圍廣，制造周期短，運(yùn)行費(fèi)用居中粉狀材料的物理特性，對(duì)成形缺陷的形成、精度和粗糙度具有重要的影響，可能會(huì)導(dǎo)致成形件孔隙的增加和抗拉強(qiáng)度的降低激光和燒結(jié)工藝參數(shù)對(duì)層與層之間的粘接、燒結(jié)體的形變都會(huì)產(chǎn)生影響。另外，Z軸（即垂直方向）精度難以控制因粉狀材料較松散，燒結(jié)后精度不高第五節(jié)快速成形技術(shù)四、熔融沉積成形工藝1.熔融沉積成形的概念熔融沉積成形是將線狀材料液化后，通過噴嘴的噴射將其逐層沉積成形狀復(fù)雜的成形件的成形工藝。第五節(jié)快速成形技術(shù)2.熔融沉積成形的工作原理第五節(jié)快速成形技術(shù)3.熔融沉積成形的特點(diǎn)成形材料的來源廣，材料利用率高，原材料便宜，運(yùn)行費(fèi)用較低成形零件的機(jī)械性能好

18、、強(qiáng)度高不用激光器件，使用、維護(hù)簡單，成本較低干凈、安全、可靠，在辦公室環(huán)境中即可操作需對(duì)整個(gè)截面進(jìn)行掃描涂覆，成形時(shí)間較長，成形精度不高，不適合制作復(fù)雜精細(xì)結(jié)構(gòu)的零件熔融沉積成形的設(shè)備及產(chǎn)品第五節(jié)快速成形技術(shù)五、噴墨打印成形1.噴墨打印成形的概念噴墨打印成形又稱立體噴墨印刷，是將待成形的陶瓷粉與各種有機(jī)物配制成的陶瓷墨水通過打印機(jī)將陶瓷墨水打印到成形平面上成形。第五節(jié)快速成形技術(shù)2.噴墨打印成形的工作原理第五節(jié)快速成形技術(shù)3.噴墨打印成形的特點(diǎn)非常精細(xì)，可以在實(shí)體上加工出小至0.1mm的孔對(duì)環(huán)境沒有特殊要求，噴墨打印機(jī)可安裝在辦公室內(nèi)的計(jì)算機(jī)旁邊沒有激光源，噴墨打印機(jī)價(jià)格便宜，使用方便第五節(jié)

19、快速成形技術(shù)六、三維打印技術(shù)1.三維打印技術(shù)的概念三維打印技術(shù)又稱粉末材料選擇性粘結(jié)工藝，是利用噴嘴有選擇性地噴射粘結(jié)劑，使部分粉末逐層粘結(jié)以形成成形件的一種快速成形技術(shù)。第五節(jié)快速成形技術(shù)2.三維打印技術(shù)的工作原理第五節(jié)快速成形技術(shù)3.三維打印技術(shù)的特點(diǎn)操作簡單，成形速度快，成形設(shè)備便宜可在辦公室內(nèi)使用，對(duì)環(huán)境無特殊要求燒結(jié)后的零件具有良好的機(jī)械性能成形件的加工精度相對(duì)較低，表面粗糙度受制于粉末顆粒的大小，表面質(zhì)量不高成形件的尺寸還不夠大工藝上還有待改進(jìn)和完善快速成形產(chǎn)品第五節(jié)快速成形技術(shù)七、固基光敏液相法1.固基光敏液相法的概念固基光敏液相法又稱掩膜固化法，是利用電子成像系統(tǒng)逐層生成成形件

20、的一種快速成形方法。第五節(jié)快速成形技術(shù)2.固基光敏液相法的工作原理第五節(jié)快速成形技術(shù)3.固基光敏液相法的特點(diǎn)對(duì)光敏樹脂進(jìn)行截面曝光，單層成形時(shí)間基本一致，因此成形效率較高，尤其是加工大尺寸零件時(shí)，高成形效率的特點(diǎn)更為顯著成形過程中不需設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)由于每一層截面均經(jīng)過銑削，故加工過程中樹脂的收縮變形不會(huì)影響零件的最終尺寸精度樹脂和石蠟浪費(fèi)較大，且工序復(fù)雜第五節(jié)快速成形技術(shù)八、分層實(shí)體制造工藝1.分層實(shí)體制造的概念分層實(shí)體制造也稱疊層實(shí)體制造，是用激光將薄膜材料逐層切割成所需形狀，然后疊加在一起的成形方法。第五節(jié)快速成形技術(shù)2.分層實(shí)體制造的工作原理第五節(jié)快速成形技術(shù)3.分層實(shí)體制造的特點(diǎn)工作可靠

21、激光只作輪廓掃描，而不需填充掃描，故成形效率高，適合制作大件及實(shí)體件成形過程中無相變且殘余應(yīng)力小，適合于加工較大尺寸的復(fù)雜成形件成形精度較高激光器有損耗，材料利用率很低，可用材料的范圍較窄，運(yùn)行費(fèi)用較高第五節(jié)快速成形技術(shù)每層厚度不可調(diào)整，每層輪廓被激光切割后會(huì)留下燃燒的灰燼，表面質(zhì)量相對(duì)較差，且燃燒時(shí)有較大的煙霧。當(dāng)加工室的溫度過高時(shí)容易發(fā)生火災(zāi)不適宜做薄壁成形件，成形件表面比較粗糙，有明顯的臺(tái)階紋，成形后要進(jìn)行打磨成形件強(qiáng)度差，缺少彈性，易吸濕膨脹，成形后要盡快進(jìn)行表面防潮處理分層實(shí)體制造工藝的設(shè)備及產(chǎn)品返回目錄 第六節(jié)數(shù)控技術(shù)機(jī)床是人類進(jìn)行生產(chǎn)勞動(dòng)的重要工具，也是一個(gè)社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展水平的重

22、要標(biāo)志。 有人曾總結(jié)說20世紀(jì)人類社會(huì)最偉大的科技成果是計(jì)算機(jī)的發(fā)明與應(yīng)用，而計(jì)算機(jī)及控制技術(shù)在機(jī)械制造設(shè)備中的應(yīng)用，則是20世紀(jì)制造業(yè)也取得的最大的技術(shù)進(jìn)步。由此可見數(shù)控技術(shù)在現(xiàn)代制造技術(shù)中的地位。 第六節(jié)數(shù)控技術(shù)一、數(shù)控技術(shù)的概念數(shù)字控制技術(shù)，簡稱數(shù)控技術(shù)，指用數(shù)字化信號(hào)對(duì)設(shè)備運(yùn)行和加工過程進(jìn)行控制的一種自動(dòng)控制技術(shù)。采用數(shù)控技術(shù)的控制系統(tǒng)稱為數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床就是采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床，或者說是裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床。任務(wù)五數(shù)控技術(shù)數(shù)控車床數(shù)控銑床第六節(jié)數(shù)控技術(shù)二、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程1.數(shù)控系統(tǒng)階段早期的數(shù)控裝置使用的電子元件為電子管，這是第一代數(shù)控系統(tǒng)，其發(fā)展與應(yīng)用的時(shí)間段為1952年19

23、59年。第六節(jié)數(shù)控技術(shù)1959年晶體管出現(xiàn)之后，數(shù)控系統(tǒng)開始采用晶體管和印刷電路板，這是第二代數(shù)控系統(tǒng)，時(shí)間從1959年1964年。1965年之后出現(xiàn)了小規(guī)模集成電路，由于它體積小，功耗低，使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性大大提高，這是第三代數(shù)控系統(tǒng)，時(shí)間從1965年1970年。第六節(jié)數(shù)控技術(shù)以上三代數(shù)控系統(tǒng)均屬于數(shù)控技術(shù)發(fā)展的第一階段。這一階段由于計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度低，還不能適應(yīng)機(jī)床實(shí)時(shí)控制的要求，所以只能采用由數(shù)字邏輯電路制成的專用計(jì)算機(jī)作為機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，稱為數(shù)字控制系統(tǒng)，簡稱數(shù)控（NC）系統(tǒng)。第六節(jié)數(shù)控技術(shù)2.計(jì)算機(jī)數(shù)值控制系統(tǒng)從1970年到現(xiàn)在屬于數(shù)控系統(tǒng)的第二發(fā)展階段，其數(shù)控功能主要通過軟件來實(shí)現(xiàn)。

24、隨著計(jì)算機(jī)硬件軟件的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的檔次也在不斷升級(jí)。第六節(jié)數(shù)控技術(shù)第四代數(shù)控系統(tǒng)是通過采用大規(guī)模集成電路的小型通用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)控制的系統(tǒng)，其發(fā)展與應(yīng)用的時(shí)間段為1970年1974年。這一代數(shù)控系統(tǒng)是用小型計(jì)算機(jī)代替專用硬接線裝置，以控制軟件來實(shí)現(xiàn)數(shù)控功能的計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)。第六節(jié)數(shù)控技術(shù)第五代數(shù)控系統(tǒng)是自1974年開始采用的微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。以微處理器為核心的數(shù)控系統(tǒng)的使用，真正解決了之前的數(shù)控機(jī)床可靠性低、價(jià)格高和應(yīng)用不方便等棘手問題，使數(shù)控機(jī)床真正進(jìn)入實(shí)用階段，得到了廣泛的應(yīng)用，這就是微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（MNC）系統(tǒng)，目前仍習(xí)慣稱為CNC。現(xiàn)在使用的數(shù)控系統(tǒng)大多屬于這一代系統(tǒng)。第六節(jié)

25、數(shù)控技術(shù)3.直接數(shù)控系統(tǒng)20世紀(jì)60年代末，世界上出現(xiàn)了用一臺(tái)主計(jì)算機(jī)控制與管理數(shù)臺(tái)數(shù)控機(jī)床，從而進(jìn)行多種零件、多種工序自動(dòng)加工的數(shù)控系統(tǒng)。這就是計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)，即直接數(shù)控（DNC）系統(tǒng)。這個(gè)階段的數(shù)控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)通信功能和人機(jī)界面功能上，得到不斷的完善。第六節(jié)數(shù)控技術(shù)4.新一代數(shù)控系統(tǒng)20世紀(jì)90年代后，基于PC-NC的智能數(shù)控系統(tǒng)得到了發(fā)展和應(yīng)用，使數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)入到第六代。智能數(shù)控系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)是采用微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為數(shù)控系統(tǒng)的硬件平臺(tái)，在通用操作系統(tǒng)環(huán)境下開發(fā)和運(yùn)行，數(shù)控功能全部通過軟件來實(shí)現(xiàn)，因此其柔性更大，操作界面更加宜人，體積更小，成本更低。第六節(jié)數(shù)控技術(shù)三、數(shù)控機(jī)床的加工

26、特點(diǎn)1.自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度降低2.加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定3.對(duì)加工對(duì)象的適應(yīng)性強(qiáng)4.生產(chǎn)效率高5.有利于生產(chǎn)管理信息化6.數(shù)控加工的弊端第六節(jié)數(shù)控技術(shù)四、數(shù)控機(jī)床的分類1.按工藝用途分類普通數(shù)控機(jī)床加工中心機(jī)床金屬成型及特種加工數(shù)控機(jī)床第六節(jié)數(shù)控技術(shù)2.按運(yùn)動(dòng)方式分類點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床第六節(jié)數(shù)控技術(shù)2.按運(yùn)動(dòng)方式分類直線控制數(shù)控機(jī)床第六節(jié)數(shù)控技術(shù)2.按運(yùn)動(dòng)方式分類輪廓控制數(shù)控機(jī)床 第六節(jié)數(shù)控技術(shù)3.按伺服系統(tǒng)的控制方式分類開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床第六節(jié)數(shù)控技術(shù)3.按伺服系統(tǒng)的控制方式分類閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床第六節(jié)數(shù)控技術(shù)3.按伺服系統(tǒng)的控制方式分類半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床第六節(jié)數(shù)控技術(shù)五、數(shù)控加工編程數(shù)控機(jī)

27、床與普通機(jī)床最明顯的區(qū)別，是數(shù)控機(jī)床可以按事先編制的加工程序自動(dòng)地對(duì)工件進(jìn)行加工，而普通機(jī)床的整個(gè)加工過程必須通過技術(shù)工人的手工操作來完成 。第六節(jié)數(shù)控技術(shù)普通機(jī)床加工與數(shù)控機(jī)床加工的區(qū)別 第六節(jié)數(shù)控技術(shù)1.數(shù)控加工編程的概念數(shù)控加工編程指在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，編程員根據(jù)零件圖的要求，將零件加工的工藝過程、工藝參數(shù)、刀具位移量及位移方向、其他輔助動(dòng)作，按運(yùn)動(dòng)順序、所用數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的坐標(biāo)系、指令代碼及程序格式編成加工程序單，經(jīng)校核、試切無誤后，制備在可存儲(chǔ)的介質(zhì)上，然后再由相應(yīng)的閱讀器將程序輸入數(shù)控裝置中，從而控制數(shù)控機(jī)床運(yùn)行的工作過程。第六節(jié)數(shù)控技術(shù)2.數(shù)控加工編程的方法手工編程自動(dòng)編程返回

28、目錄 第七節(jié)柔性制造系統(tǒng)一、柔性制造系統(tǒng)的概念柔性制造系統(tǒng)是由數(shù)控加工設(shè)備、物流儲(chǔ)運(yùn)裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等組成的自動(dòng)化制造系統(tǒng)。柔性制造系統(tǒng)能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境變化迅速做出調(diào)整，適用于產(chǎn)品的多品種、中小批量生產(chǎn)。 第七節(jié)柔性制造系統(tǒng)二、柔性制造系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展機(jī)械制造自動(dòng)化已有幾十年的發(fā)展歷史，在20世紀(jì)3050年代，人們主要在大批量生產(chǎn)領(lǐng)域里，建立由自動(dòng)車床、組合機(jī)床或?qū)Ｓ脵C(jī)床組成的剛性自動(dòng)化生產(chǎn)線。這些自動(dòng)化生產(chǎn)線具有固定的生產(chǎn)節(jié)拍，要改變生產(chǎn)產(chǎn)品的品種是非常困難和昂貴的。第七節(jié)柔性制造系統(tǒng)由于在20世紀(jì)6070年代計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了飛速發(fā)展，由計(jì)算機(jī)控制的數(shù)控機(jī)床在自動(dòng)化領(lǐng)域中逐漸取代

29、了機(jī)械式的自動(dòng)機(jī)床，使建立適合于多品種、小批量生產(chǎn)的柔性加工生產(chǎn)線成為可能。近年來，作為一種現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)理念和制造自動(dòng)化的先進(jìn)模式，柔性制造系統(tǒng)已為國際上所公認(rèn)，并正在成為21世紀(jì)機(jī)械制造業(yè)的主要生產(chǎn)模式。 第七節(jié)柔性制造系統(tǒng)三、柔性制造系統(tǒng)的組成及功能三、柔性制造系統(tǒng)的組成及功能第七節(jié)柔性制造系統(tǒng)四、柔性制造系統(tǒng)的特點(diǎn)1.有很強(qiáng)的柔性制造能力2.提高設(shè)備利用率3.減少設(shè)備成本與占地面積4.減少直接生產(chǎn)工人，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率5.減少在制品數(shù)量，提高對(duì)市場的反應(yīng)能力6.產(chǎn)品質(zhì)量提高7.柔性制造系統(tǒng)可以逐步地實(shí)施計(jì)劃返回目錄 第八節(jié)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)一、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的概念1.計(jì)算機(jī)集成

30、制造計(jì)算機(jī)集成制造是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在制造領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用而產(chǎn)生的一種生產(chǎn)模式。第八節(jié)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)2.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)集成制造理念下建立的數(shù)字化、信息化、智能化、綠色化、集成優(yōu)化的制造系統(tǒng)，是信息時(shí)代的一種組織、管理與運(yùn)行企業(yè)的新型生產(chǎn)制造模式。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的基本構(gòu)成輪圖第八節(jié)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)二、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的內(nèi)容系統(tǒng)集成優(yōu)化是計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的核心技術(shù)，從企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營三要素（人和組織、技術(shù)、管理）和“三流”（信息流、物流、價(jià)值流）集成發(fā)展的角度，可以將計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的發(fā)展劃分為3個(gè)階段：信息集成、過程集成和企業(yè)間集成，由此在企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中

31、又產(chǎn)生了并行工程、敏捷制造、虛擬制造等新的生產(chǎn)模式。信息集成過程集成企業(yè)間集成第八節(jié)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)1.信息集成由于一般企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)加工制造及自身管理上存在著大量的自動(dòng)化孤島，所以在生產(chǎn)經(jīng)營過程中企業(yè)實(shí)現(xiàn)信息正確、高效的共享和交換，是其改善技術(shù)和管理水平必須首先解決的問題。企業(yè)建模、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法異構(gòu)環(huán)境下的信息集成第八節(jié)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)2.過程集成企業(yè)為了盡快實(shí)現(xiàn)制造自動(dòng)化，除了可以采用信息集成這一技術(shù)手段外，還可以對(duì)制造過程進(jìn)行集成，如將產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的各個(gè)串行過程盡可能多地轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿羞^程，在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)盡可能考慮到下游工序中的可制造性、可裝配性，則可以減少設(shè)計(jì)的反復(fù)，縮短產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間。

32、第八節(jié)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)3.企業(yè)集成為充分利用全球制造資源，企業(yè)必須要采用能夠適應(yīng)經(jīng)濟(jì)全球化的全球制造的新模式。為了盡早應(yīng)用全球制造新模式，計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)必須解決資源共享、信息服務(wù)、虛擬制造、并行工程、資源優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)等關(guān)鍵技術(shù)，以更快、更好、更經(jīng)濟(jì)地響應(yīng)市場。第八節(jié)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)三、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的特點(diǎn)1.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)是人、經(jīng)營、技術(shù)三要素統(tǒng)一協(xié)調(diào)的系統(tǒng)2.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)是以集成為基礎(chǔ)追求全局優(yōu)化的系統(tǒng)3.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)是一個(gè)具有高度柔性的系統(tǒng)4.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)是一個(gè)具有現(xiàn)代化生產(chǎn)模式的制造系統(tǒng)第八節(jié)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)四、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢1.集成化

33、2.智能化3.網(wǎng)絡(luò)化4.全球化5.數(shù)字化/虛擬化6.標(biāo)準(zhǔn)化7.綠色化返回目錄 第九節(jié)綠色制造一、綠色制造的概念綠色制造又名環(huán)境意識(shí)制造或面向環(huán)境的制造，是一個(gè)綜合考慮環(huán)境影響和資源利用率的現(xiàn)代制造模式，是一個(gè)面向環(huán)境的復(fù)雜制造系統(tǒng)工程，它把制造過程中涉及到的每一個(gè)環(huán)節(jié)、每一個(gè)因素都與對(duì)環(huán)境的影響和資源的利用緊密結(jié)合起來第九節(jié)綠色制造一、綠色制造的概念綠色制造的目標(biāo)是使產(chǎn)品在從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用、維修到報(bào)廢、回收處理的產(chǎn)品全生命周期中，對(duì)環(huán)境（自然生態(tài)環(huán)境、社會(huì)系統(tǒng)和人類健康等）的負(fù)面影響最小、資源利用率最高、能源消耗最低，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的協(xié)調(diào)優(yōu)化。 綠色制造評(píng)價(jià)指標(biāo)體系 第九

34、節(jié)綠色制造二、綠色制造的產(chǎn)生背景在兩百多年的發(fā)展過程中，近代制造業(yè)為人們的衣、食、住、行提供了許多性能不同的產(chǎn)品，有力地推動(dòng)了社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展。然而，與此同時(shí)，產(chǎn)品在制造、使用和回收處理過程中所產(chǎn)生的廢棄物，以及淘汰產(chǎn)品和報(bào)廢產(chǎn)品產(chǎn)生的廢棄物，也給地球環(huán)境造成了較大污染?？梢哉f，制造業(yè)一方面是創(chuàng)造人類財(cái)富的支柱性產(chǎn)業(yè)，同時(shí)又是造成環(huán)境污染的主要源頭。第九節(jié)綠色制造制造系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的影響 第九節(jié)綠色制造過去，人們更多地把保護(hù)環(huán)境的重點(diǎn)放在了污染物的“末端”控制和處理上，而忽略了對(duì)污染物的全過程控制和預(yù)防。越來越多的事實(shí)表明，制造過程的各個(gè)環(huán)節(jié)都有產(chǎn)生環(huán)境問題的可能性，如果人們在制造的準(zhǔn)備階段，就開

35、始對(duì)制造的全過程以及生產(chǎn)完成后的產(chǎn)品進(jìn)行全面的分析和評(píng)價(jià)，對(duì)可能產(chǎn)生的環(huán)境問題事先進(jìn)行預(yù)測，制造業(yè)對(duì)環(huán)境的危害可能就會(huì)大大減輕。第九節(jié)綠色制造綠色制造的主要實(shí)施環(huán)節(jié)第九節(jié)綠色制造三、綠色制造的發(fā)展趨勢1.全球化2.社會(huì)化3.集成化4.并行化5.智能化6.產(chǎn)業(yè)化返回目錄 第十節(jié)智能制造一、智能制造的概念智能制造是一種由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，它在制造過程中能進(jìn)行智能活動(dòng)，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。通過人與智能機(jī)器的合作共事，去擴(kuò)大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動(dòng)。智能制造更新了制造自動(dòng)化的概念，使之?dāng)U展到了柔性化、智能化和高度集成化。第十節(jié)智能制

36、造二、智能制造的產(chǎn)生背景智能制造源于人工智能的研究，是自20世紀(jì)80年代以來由高度工業(yè)化國家首先提出的一種開發(fā)性技術(shù)和項(xiàng)目。智能制造可以在確定性受到限制的，或沒有經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的、不能預(yù)測的環(huán)境下，根據(jù)不完全的、不精確的信息來完成擬人的制造任務(wù)。第十節(jié)智能制造制造系統(tǒng)正在由原先的能量驅(qū)動(dòng)型轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔Ⅱ?qū)動(dòng)型，這就要求制造系統(tǒng)不但要具備柔性，而且還要具有出智能，否則是難以處理如此大量而復(fù)雜的信息的。制造企業(yè)所面對(duì)的瞬息萬變的市場需求和激烈競爭的復(fù)雜環(huán)境，也要求制造系統(tǒng)更加靈活、敏捷和智能化。因此，智能制造越來越受到人們的重視。 第十節(jié)智能制造三、智能制造技術(shù)智能制造技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)模擬制造專家的分析、判

37、斷、推理、構(gòu)思和決策等智能活動(dòng)，并將這些智能活動(dòng)與智能機(jī)器有機(jī)地融合起來，然后將融合后的結(jié)果貫穿應(yīng)用于整個(gè)制造企業(yè)的各個(gè)子系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)制造企業(yè)經(jīng)營運(yùn)作的高度柔性化和高度集成化，從而取代或延伸制造環(huán)境中專家的部分腦力勞動(dòng)，并對(duì)制造專家的智能信息進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、完善、共享、繼承與發(fā)展的技術(shù)。 第十節(jié)智能制造四、智能制造系統(tǒng)智能制造系統(tǒng)是一種由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化系統(tǒng)，其基于智能制造技術(shù)，綜合應(yīng)用了人工智能、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、并行工程、生命科學(xué)、現(xiàn)代管理技術(shù)和系統(tǒng)工程的理論與方法，在國際標(biāo)準(zhǔn)化和互換性的基礎(chǔ)上，可以使整個(gè)企業(yè)制造系統(tǒng)中的各個(gè)子系統(tǒng)分別智能化，并能夠使制造系統(tǒng)實(shí)

38、現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)集成和高度自動(dòng)化。 第十節(jié)智能制造1.智能制造系統(tǒng)的組成設(shè)計(jì)子系統(tǒng)計(jì)劃子系統(tǒng)生產(chǎn)子系統(tǒng)系統(tǒng)活動(dòng)子系統(tǒng)第十節(jié)智能制造2.智能制造系統(tǒng)的目標(biāo)在制造系統(tǒng)中用機(jī)器智能代替人的腦力勞動(dòng)，使腦力勞動(dòng)自動(dòng)化在制造系統(tǒng)中用機(jī)器智能代替熟練工人的操作技能，使制造過程不再依賴于人的“手藝”自動(dòng)生產(chǎn)的維持不再依賴人的監(jiān)視和決策控制，使制造系統(tǒng)的生產(chǎn)可以自主地進(jìn)行第十節(jié)智能制造3.智能制造系統(tǒng)的特征自律能力人機(jī)一體化自組織與超柔性學(xué)習(xí)能力與自我維護(hù)能力返回目錄 第十一節(jié)特種加工目前，人類所采用的常規(guī)制造工藝中，材料的去除是依賴電動(dòng)機(jī)和刀具而進(jìn)行的，比如車、銑、鉆等。常規(guī)的成形加工是利用電動(dòng)機(jī)、液壓機(jī)械或重力所提

39、供的能量進(jìn)行的；而常規(guī)的材料連接則是采用諸如燃燒的氣體或電弧等熱能得以實(shí)現(xiàn)的。與之相比，特種加工中所采用能源并不是常規(guī)的能源。 第十一節(jié)特種加工作為先進(jìn)制造技術(shù)的重要的組成部分，特種加工對(duì)制造業(yè)的作用日益重要。它解決了傳統(tǒng)加工方法所遇到的問題，有著自己獨(dú)特的特點(diǎn)，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)不可缺少的重要加工方法。第十一節(jié)特種加工一、特種加工概述1.特種加工的概念特種加工亦稱非傳統(tǒng)加工或現(xiàn)代加工方法。將通過把電、磁、聲、光、化學(xué)等能量或其組合施加在工件的被加工部位上，以實(shí)現(xiàn)材料的去除、變形、性能的改變或鍍覆等的非傳統(tǒng)加工方法統(tǒng)稱為特種加工。第十一節(jié)特種加工2.特種加工的發(fā)展歷程人們解決各種加工難題的兩個(gè)方

40、向：一方面通過研究高效加工的刀具和刀具材料，自動(dòng)優(yōu)化切削參數(shù)，提高刀具可靠性和在線刀具監(jiān)控系統(tǒng)，開發(fā)新型切削液，研制新型自動(dòng)機(jī)床等途徑，改善切削狀態(tài)，提高切削加工水平另一方面，則沖破傳統(tǒng)加工方法的束縛，不斷地探索、尋求新的加工方法。于是，在人們的努力下，一種本質(zhì)上區(qū)別于傳統(tǒng)加工的特種加工便應(yīng)運(yùn)而生，并不斷發(fā)展在人們的努力下，一種本質(zhì)上區(qū)別于傳統(tǒng)加工的特種加工便應(yīng)運(yùn)而生，并不斷發(fā)展。第十一節(jié)特種加工3.特種加工的特點(diǎn)不用機(jī)械能，與加工對(duì)象的機(jī)械性能無關(guān)屬于非接觸加工，不存在顯著的機(jī)械切削力屬于微細(xì)加工，工件表面質(zhì)量高加工質(zhì)量較好不同形式的能量可以進(jìn)行組合特種加工為變革傳統(tǒng)制造提供了可能性第十一節(jié)

41、特種加工噴絲頭異形孔 第十一節(jié)特種加工4.特種加工技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域難加工材料具有各種特殊復(fù)雜表面的零件低剛度零件高能束加工第十一節(jié)特種加工5.特種加工存在的問題不少特種加工（如超聲加工、激光加工等）的機(jī)理還不十分清楚，其工藝參數(shù)選擇、加工過程的穩(wěn)定性均需進(jìn)一步提高 有些特種加工（如電化學(xué)加工等）在加工過程中的廢渣、廢氣若排放不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染，影響工人健康 第十一節(jié)特種加工有些特種加工（如電化學(xué)加工、電火花加工等）的加工精度及生產(chǎn)率有待提高 有些特種加工（如激光加工、電子束加工等）所需設(shè)備價(jià)格昂貴、使用維修費(fèi)高，這些問題亦有待進(jìn)一步解決第十一節(jié)特種加工6.特種加工的發(fā)展趨勢發(fā)展與融合并重復(fù)

42、合加工的利用注重環(huán)保問題第十一節(jié)特種加工二、電火花加工1.電火花加工的概念電火花加工是利用浸在工作液中的兩電極在脈沖放電時(shí)產(chǎn)生的電蝕作用，來蝕除導(dǎo)電材料的特種加工方法。 第十一節(jié)特種加工2.電火花加工原理長期以來，電腐蝕一直被認(rèn)為是一種有害的現(xiàn)象，人們不斷地研究電腐蝕的原因并設(shè)法減輕和避免它。 1943年，前蘇聯(lián)拉扎林科夫婦研究開關(guān)觸點(diǎn)受火花放電腐蝕損壞的現(xiàn)象時(shí)，發(fā)現(xiàn)電火花的瞬時(shí)高溫可以使局部的金屬熔化、氧化而被腐蝕掉，從而發(fā)明了電火花加工方法。第十一節(jié)特種加工電火花加工原理 電火花機(jī)床間 隙參考值增益設(shè)定控制裝置進(jìn)給系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)比較器放大器間 隙傳感器脈沖電源床 身工作液循環(huán)過 濾

43、系 統(tǒng)第十一節(jié)特種加工電火花加工的產(chǎn)品第十一節(jié)特種加工3.電火花線切割加工電火花線切割加工是一種于20世紀(jì)50年代在前蘇聯(lián)發(fā)展起來的基于電火花加工的新工藝形式，其是用線狀電極靠火花放電對(duì)工件進(jìn)行切割，有時(shí)簡稱線切割。 電火花線切割加工的產(chǎn)品電火花線切割加工的產(chǎn)品第十一節(jié)特種加工電火花線切割加工的種類：高速走絲（或稱快走絲）低速走絲（或稱慢走絲）中走絲第十一節(jié)特種加工4.電火花加工的特點(diǎn)及應(yīng)用電火花加工的特點(diǎn)電火花加工能加工傳統(tǒng)加工方法難以加工的材料和復(fù)雜形狀工件 加工時(shí)無切削力。由于加工中工具電極與工件不直接接觸，因此加工中沒有機(jī)械加工中一般意義上的切削力 不產(chǎn)生毛刺和刀痕溝紋等缺陷直接使用電

44、能加工，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化第十一節(jié)特種加工主要用于加工金屬等導(dǎo)電材料，在一定條件下也可以加工半導(dǎo)體和非金屬材料一般加工速度較慢。通常安排工藝時(shí)一般先采用傳統(tǒng)加工方法去除大部分余量，然后再進(jìn)行電火花加工以提高生產(chǎn)率第十一節(jié)特種加工加工后工件表面會(huì)產(chǎn)生變質(zhì)層，在某些應(yīng)用中須進(jìn)一步去除存在電極損耗工作液的凈化和加工中產(chǎn)生的煙霧污染處理比較麻煩第十一節(jié)特種加工電火花加工的應(yīng)用成形加工適用于各種孔、槽的加工，可加工出具有復(fù)雜形狀的型孔和型腔的模具和零件線切割加工適用于各種沖模、粉末冶金模及工件，各種樣板、硅鋼片的沖片，鉬、鎢、貴重金屬或半導(dǎo)體等的加工第十一節(jié)特種加工加工各種硬、脆材料，如硬質(zhì)合金和淬火鋼等

45、加工深細(xì)孔、異形孔、深槽、窄縫等加工各種成形刀具、樣板和螺紋環(huán)規(guī)等工具和量具 用于刻字、表面強(qiáng)化、涂覆等第十一節(jié)特種加工三、電化學(xué)加工1.電化學(xué)加工的概念電化學(xué)加工是利用金屬在電解液中產(chǎn)生電化學(xué)陽極溶解的原理對(duì)工件進(jìn)行成形加工的特種加工，又稱電解加工。第十一節(jié)特種加工2.電化學(xué)加工原理進(jìn)行電化學(xué)加工時(shí)，工件接直流電源的陽極，按所需形狀制成的工具接陰極，兩極之間保持較小的間隙。當(dāng)電解液從兩極間隙中高速流過時(shí)，兩極之間便會(huì)形成導(dǎo)電通路，并在電源電壓下產(chǎn)生電流，從而形成電化學(xué)陽極溶解。第十一節(jié)特種加工當(dāng)工具陰極向工件進(jìn)給并保持一定間隙時(shí)，電化學(xué)反應(yīng)會(huì)不斷發(fā)生，在相對(duì)于陰極的工件表面上，金屬材料按對(duì)應(yīng)

46、于工具陰極型面的形狀不斷地被溶解到電解液中，同時(shí)電解產(chǎn)物被高速電解液流帶走，最終，兩極間各處的間隙趨于一致，于是在工件的相應(yīng)表面上就加工出了與陰極型面相對(duì)應(yīng)的形狀。電化學(xué)加工示意圖 電化學(xué)加工成形原理 第十一節(jié)特種加工3.電化學(xué)加工的特點(diǎn)及應(yīng)用電化學(xué)加工的特點(diǎn)加工范圍廣生產(chǎn)率較高加工質(zhì)量好，但加工精度和加工穩(wěn)定性不高工具與工件不接觸，沒有機(jī)械切削力的影響第十一節(jié)特種加工加工熱影響小工具陰極無損耗加工成本較高對(duì)加工形狀有限制環(huán)境問題第十一節(jié)特種加工電化學(xué)加工的應(yīng)用電化學(xué)加工適用于難加工材料的加工，不受金屬材料本身力學(xué)性能的限制電化學(xué)加工適用于形狀復(fù)雜或薄壁零件的加工電化學(xué)加工適用于批量大的零件的

47、加工電化學(xué)加工整體葉輪 第十一節(jié)特種加工四、激光加工1.激光加工的概念激光加工是利用經(jīng)過透鏡聚焦后在焦點(diǎn)上達(dá)到很高能量密度的光能量，將加工材料瞬間熔化和汽化，并在強(qiáng)烈的沖擊波作用下，將熔融物質(zhì)噴射出去，從而對(duì)工件進(jìn)行加工的加工方法。第十一節(jié)特種加工2.激光加工原理激光器發(fā)射出來的具有高方向性和高亮度的激光，通過光學(xué)系統(tǒng)被聚焦成一個(gè)極小的光斑（直徑僅有幾微米或幾十微米），光斑處因而具有極高的能量密度，可以達(dá)到上萬度的高溫，能在很短的時(shí)間內(nèi)使各種物質(zhì)熔化和氣化，從而達(dá)到蝕除工件材料的目的。激光加工示意圖第十一節(jié)特種加工3.激光加工的特點(diǎn)及應(yīng)用激光加工的特點(diǎn)能量密度大加工精度高，質(zhì)量好沒有“刀具”磨

48、損及切削力影響的問題加工速度快、熱影響區(qū)小，容易實(shí)現(xiàn)加工過程自動(dòng)化第十一節(jié)特種加工加工方法多，適應(yīng)性強(qiáng)加工參數(shù)不容易控制對(duì)于有的材料需要進(jìn)行預(yù)處理激光加工設(shè)備價(jià)格較高，只適合于那些最能發(fā)揮其特點(diǎn)、用其他方法不能或難以加工的場合第十一節(jié)特種加工激光加工的應(yīng)用激光打孔激光切割激光焊接激光快速成形激光的表面熱處理切割和雕刻激光微細(xì)加工在電子、生物、醫(yī)療工程等方面的應(yīng)用已成為無可替代的特種加工技術(shù)第十一節(jié)特種加工五、電子束加工1.電子束加工的概念電子束加工是在真空條件下，利用聚焦后能量密度極高的電子束，以極高的速度沖擊到工件表面極小面積上，在極短的時(shí)間內(nèi)，其能量的大部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使被沖擊部分的工件材

49、料達(dá)到幾千攝氏度以上的高溫，從而引起材料的局部熔化和氣化，并被真空系統(tǒng)抽走。第十一節(jié)特種加工2.電子束加工原理真空中灼熱燈絲的陰極發(fā)射出的電子，在高電壓的作用下會(huì)被加速到很高的速度，然后通過電磁透鏡會(huì)聚成一束高功率密度的電子束。當(dāng)沖擊到工件時(shí)，電子束的動(dòng)能立即轉(zhuǎn)變成為熱能，產(chǎn)生極高的溫度，足以使任何材料瞬間熔化、汽化，從而可進(jìn)行焊接、穿孔、刻槽和切割等加工。電子束加工原理電子束加工裝置結(jié)構(gòu)示意圖第十一節(jié)特種加工3.電子束加工的特點(diǎn)及應(yīng)用電子束加工的特點(diǎn)可進(jìn)行精密微細(xì)加工屬非接觸式加工，加工范圍較廣電子束的能量密度高，因而加工速度快，生產(chǎn)率很高第十一節(jié)特種加工加工過程易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，加工軌跡可以

50、調(diào)整加工條件較好加工成本較高使用電子束加工時(shí)應(yīng)考慮X射線的防護(hù)問題第十一節(jié)特種加工電子束加工的應(yīng)用高速打孔 加工型孔及特殊表面 刻蝕 焊接 熱處理 光刻第十一節(jié)特種加工電子束加工曲面、彎孔1工件2電子束 第十一節(jié)特種加工六、離子束加工1.離子束加工的概念利用惰性氣體或其他元素的離子在電場中加速所形成的高速離子束流，來實(shí)現(xiàn)各種微細(xì)加工的方法稱為離子束加工。第十一節(jié)特種加工2.離子束加工原理離子束加工的原理和電子束加工類似，即在真空條件下，將離子源產(chǎn)生的離子束經(jīng)過加速聚焦，使之撞擊到工件表面。但二者不同的是，離子帶正電荷，其質(zhì)量比電子大數(shù)千、數(shù)萬倍，如氬離子的質(zhì)量是電子質(zhì)量的7.2萬倍，所以一旦加速到較高速度時(shí)，離子束比電子束具